启航精密机械分厂的总装车间,陆先进拿着扳手,正带着六个技术员在德玛吉机床主轴上安装超声波刀柄。
“稳住,慢慢往上抬。”
陆先进盯着吊装绳索,手心全是汗。
这东西是赵新从报废场拆下来的换能器,拼凑改装成的刀柄。
外形看着还算像那么回事,通体银白色,顶端装着那片修复好的压电陶瓷振子,尾部是锥度7:24的HSK刀柄接口。
两个技术员小心翼翼地托着刀柄,对准主轴锥孔。
“往左偏一点。”陆先进蹲下身子,从侧面观察。
“对,就这个角度。”
刀柄缓缓插入主轴锥孔,发出轻微的金属摩擦声。
“锁紧。”
技术员拧动液压夹紧装置的阀门。
主轴内部传来“咔哒”一声响,刀柄被牢牢锁死。
陆先进站起身,掏出手帕擦了擦额头的汗。
“接线。”
赵新和几名技术员捧着一捆电缆走过来,线缆一头连着刀柄尾部的电极接口,另一头连到机床旁边临时搭建的超声波驱动电源。
“电源参数确认过吗?”陆先进问。
“确认了,输出频率二万一千赫兹,功率五百瓦,振幅设定二十微米。”
“行,先通电测试,看看换能器工作正不正常。”
赵新走到驱动电源旁边,按下启动按钮。
电源柜发出低沉的嗡鸣声。
主轴上的刀柄开始微微颤动,振幅很小,肉眼几乎看不出来。
陆先进拿起测振仪,贴在刀柄侧面。
屏幕上跳出频率曲线,峰值稳定在21000赫兹。
“谐振频率对了。”陆先进松了口气。
“振幅呢?”
技术员拿着激光位移传感器,对准刀尖。
“二十一微米,误差一微米。”
“差不多。”陆先进看了眼韩栋。
韩栋站在一旁,手里拿着一份测试方案。
“陆总工,可以进行动平衡测试了。”
陆先进深吸一口气。
“转速设定一万两千转每分钟,开始。”
赵新在操作面板上输入转速参数,按下主轴启动按钮。
德玛吉的主轴电机发出尖锐的声音,转速表指针飞快攀升,三千转,六千转,九千转……
刀柄开始剧烈晃动。
整个主轴都在抖,连带着机床立柱都跟着震。
“停!”陆先进大喊。
赵新立刻按下急停按钮。
主轴转速迅速下降,刀柄的晃动幅度才慢慢减小。
车间里鸦雀无声。
陆先进脸色发白,走到机床旁边,伸手摸了摸主轴外壳。
能感觉到明显的余震。
“振幅多少?”他声音发紧。
技术员看着测振仪的记录曲线。
“峰值零点三五毫米。”
陆先进闭上眼睛。
涡轮叶片的公差要求是零点零一五毫米。
现在光是刀柄振动就达到零点三五毫米,这还怎么加工?
“换能器重心不对。”韩栋走过来,声音很平静。
“韩总,这要怎么解决?”陆先进转头看他。
“赵新拼凑的这个换能器是非标件。”韩栋指着刀柄。
“压电陶瓷片的位置、金属外壳的厚度、连接螺栓的重量,都跟标准设计不一样,导致整个刀柄的质心偏了。”
赵新站在旁边,脸涨得通红。
“韩总,我……”
“不怪你。”韩栋摆手。
“能从报废件里拼出能用的换能器,已经很不错了。”
“那现在怎么办?”陆先进问。
“重新做一个标准的换能器?”
韩栋走到机床操作台前,他调出德玛吉的激光干涉仪测量系统,手指在键盘上敲了几下。
“陆总工,把刀柄装回去,转速设定到一千转。”
陆先进愣了下,还是照做了。
主轴再次启动,这次转速很低,刀柄依旧在晃,但幅度小多了。
韩栋盯着激光干涉仪的显示屏,屏幕上出现了刀尖在三维空间中的运动轨迹,是个不规则的椭圆。
“果然。”韩栋指着屏幕。
“质心偏移方向是主轴X轴正向,偏移量大约零点二毫米。”
“能修吗?”陆先进问。
“能,用配重法。”
“配重?”陆先进皱眉。
“在刀柄上加配重块?那会影响换能器的频率特性。”
“不是加配重块,是减配重。”
韩栋走到工作台前说道:
“激光干涉仪已经测出了质心偏移的方向和大小。
我们可以反过来,在刀柄对侧精确铣削掉一部分材料,让质心移回主轴中心线。”
陆先进看着图纸,眼睛慢慢亮了起来。
“用德玛吉自己的精密铣削能力,来修正刀柄的动平衡?”
“对。”韩栋点头。
“而且必须用逆向算法。”
“用什么样的逆向算法?”赵新凑过来。
韩栋在图纸上列出了几个公式。
“激光干涉仪测出的是刀尖的运动轨迹,但我们需要知道的是刀柄质心的准确位置。
这两者之间有复杂的力学关系,涉及到转动惯量、离心力、陀螺效应。
必须建立一个数学模型,从刀尖运动轨迹反推出质心偏移量,然后再计算出需要铣削掉的材料位置和体积。”
陆先进听得头皮发麻。
“这……这得多复杂?”
“很复杂。”韩栋承认。
“但可以做。”
他转身看向赵新。
“德玛吉的控制系统里,有没有刀具动平衡自动校正程序?”
赵新愣了下,摇头。
“貌似没有,这台机床出厂的时候,只配了基础的三轴联动和简单的五轴定位功能。”
“那就自己写。”韩栋说得很干脆。